EM—MOL LNG項(xiàng)目再液化系統(tǒng)簡(jiǎn)析

曹煒 樊夏軍 吳鋒

摘 要：由于液化天然氣在運(yùn)輸過(guò)程中極易揮發(fā)成天然氣，因此采用再液化裝置的LNG船是一種較經(jīng)濟(jì)的選擇。本文介紹了EM-MOL LNG項(xiàng)目中再液化系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：天然氣；美孚項(xiàng)目；氮?dú)?；再液化系統(tǒng)

天然氣作為一種清潔能源越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到了日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及能源制造上，LNG船作為天然氣的主要運(yùn)輸工具日趨重要。

天然氣以液態(tài)的形式接近 -163°沸點(diǎn)下由LNG船進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸，在大氣壓力下極容易揮發(fā)，單次航程揮發(fā)量超過(guò)1.5%，為了維持貨艙壓力接近大氣壓，揮發(fā)出的的天然氣必須處理掉。

常規(guī)方式有兩種，一種是作為蒸汽輪機(jī)、雙燃料主機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，另一種則是在LNG船上安裝再液化裝置，將揮發(fā)出的天然氣重新冷凝液化后送回液貨艙。

在滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司建造的EM-MOL LNG項(xiàng)目（下文簡(jiǎn)稱美孚項(xiàng)目）中，設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)低速柴油機(jī)作為主推進(jìn)裝置，并安裝法國(guó)CRYOSTAR公司的EcoRel再液化裝置處理來(lái)提高LNG運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性。

1 美孚項(xiàng)目再液化系統(tǒng)主要設(shè)備及功能

BOG壓縮機(jī)：二級(jí)壓縮機(jī)，從液貨艙吸入揮發(fā)的天然氣并將其送至各系統(tǒng)，控制液貨艙壓力；

BOG中間冷卻器：將BOG壓縮機(jī)一級(jí)壓縮出口的天然氣冷卻；

BOG減溫器：用低溫氮?dú)鈱⒔?jīng)過(guò)BOG壓縮機(jī)壓縮的天然氣冷卻降溫；

BOG冷凝器：用低溫氮?dú)鈱OG減溫器出來(lái)的天然氣降溫，使其冷凝；

氮?dú)饽媪魇綗峤粨Q器：用低溫氮?dú)鈱?duì)管路氮?dú)饨禍?，為進(jìn)一步降溫做準(zhǔn)備；

氮?dú)夤蓿簝?chǔ)存氮?dú)獍l(fā)生器制造的氮?dú)猓?/p>

氮?dú)飧稍镌鰤簡(jiǎn)卧簩⒌獨(dú)夤薜牡獨(dú)飧稍锊⒓訅汉笱a(bǔ)充至氮?dú)饷芊鈿怏w罐；

氮?dú)飧邏簹怏w罐：提供氮?dú)馀蛎洐C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氮?dú)庀到y(tǒng)使用的氮?dú)猓?/p>

氮?dú)饷芊鈿怏w罐：提供氮?dú)馀蛎洐C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的密封氣體；

氮?dú)鈮嚎s膨脹機(jī)：由三級(jí)壓縮機(jī)跟氮?dú)馀蛎浧鹘M成，將常溫氮?dú)馊?jí)壓縮后膨脹制造低溫氮?dú)饫鋮s管路，冷凝天然氣；

LNG運(yùn)輸泵：將LNG氣液分離單元中的液化天然氣運(yùn)送至液貨艙；

LNG氣液分離單元：存儲(chǔ)BOG冷凝器出來(lái)的氣液混合物；

廢氣加熱器：將氣液分離單元中的氣體加熱使其在GCU中燃燒；

GCU：天然氣焚燒裝置，處理氣液分離單元中的天然氣，控制艙壓。

2 美孚項(xiàng)目再液化系統(tǒng)原理簡(jiǎn)析

美孚項(xiàng)目安裝的再液化系統(tǒng)屬于間接式全部再液化系統(tǒng)，使用氮?dú)庾鳛橹评溲h(huán)的冷卻介質(zhì)來(lái)產(chǎn)生冷卻作用，根據(jù)閉式氮?dú)饽娌祭最D循環(huán)產(chǎn)生所需低溫能量冷凝揮發(fā)氣，產(chǎn)生的低溫能量與所欲再液化的揮發(fā)氣量成正比，通過(guò)調(diào)節(jié)氮?dú)庋h(huán)內(nèi)循環(huán)的氮?dú)饬空{(diào)整，冷凝溫度由揮發(fā)氣成分和發(fā)生冷凝時(shí)的壓力決定，工作原理如圖所示：

2.1 揮發(fā)氣再液化原理

揮發(fā)氣再液化循環(huán)設(shè)備全都布置在貨物機(jī)械室內(nèi)，通過(guò)一臺(tái)BOG壓縮機(jī)從液貨艙中抽吸揮發(fā)氣，在BOG壓縮機(jī)內(nèi)將揮發(fā)氣壓縮，通過(guò)BOG壓縮機(jī)中冷器控制二級(jí)壓縮進(jìn)口為-90℃，經(jīng)過(guò)二級(jí)壓縮后溫度為-43℃，經(jīng)過(guò)BOG減溫器后溫度將為-130℃，由氮?dú)馀蛎洐C(jī)出口的-168℃低溫氮?dú)庠贐OG冷凝器里面冷凝為L(zhǎng)NG，通過(guò)管路進(jìn)入氣液分離單元，再由LNG輸送泵運(yùn)送至液貨艙。

2.2 氮?dú)庵评溲h(huán)原理

氮?dú)庵评溲h(huán)安裝在馬達(dá)室內(nèi)，由氮?dú)鈮嚎s膨脹機(jī)、氮?dú)饽媪魇綗峤粨Q器和揮發(fā)氣循環(huán)共用的冷凝器組成。常溫氮?dú)饨?jīng)過(guò)三級(jí)壓縮成高壓氮?dú)?，在每一?jí)壓縮過(guò)程中利用淡水冷卻使三級(jí)壓縮后的高壓氮?dú)鉁囟瓤刂圃诔?，然后氮?dú)鈿饬髟谂蛎洐C(jī)內(nèi)通過(guò)膨脹過(guò)程降溫。

在氮?dú)庋h(huán)模式下，膨脹器出口的低溫氮?dú)馀c三級(jí)壓縮后的常溫高壓氮?dú)饣旌希档偷獨(dú)馀蛎浧鬟M(jìn)口處的氮?dú)鉁囟?，如此，?jīng)過(guò)膨脹過(guò)程后的氮?dú)鉁囟纫恢苯档?，直到揮發(fā)氣冷凝所需的-168℃左右，即可以進(jìn)行揮發(fā)氣的再液化。

3 美孚項(xiàng)目再液化系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）冷凝所采用的介質(zhì)為氮?dú)?，安全廉價(jià)；

2）安全性好：危險(xiǎn)區(qū)域僅為機(jī)械室，馬達(dá)室為安全區(qū)域，機(jī)械室與馬達(dá)室由密封蒼幣隔開。涉及到揮發(fā)氣的系統(tǒng)管路均位于機(jī)械室內(nèi)，而氮?dú)庵评溲h(huán)設(shè)備和BOG壓縮機(jī)的馬達(dá)端均位于馬達(dá)室內(nèi)；

3）經(jīng)濟(jì)性好，沒有通過(guò)放氣或燃燒損失天然氣；

4）具有一定的可靠性：氮?dú)鈮嚎s膨脹機(jī)跟BOG壓縮機(jī)均為兩臺(tái)，具備一定的冗余度；

5） 經(jīng)驗(yàn)卓越：全球LNG船隊(duì)有70%以上使用的是CRYOSTAR的船用貨物處理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李文華.再液化裝置在LNG船上的應(yīng)用.機(jī)電設(shè)備，2010.